一、技術簡介

在雙碳戰略和國家十四五規劃的背景下，水電行業迎來爆發式增長，水電機組也不斷向更高轉速、更大容量發展。隨著發電機每極容量越來越高，傳統冷卻技術已難以滿足高轉速大容量水輪發電機的轉子冷卻需求，無法解決轉子通風冷卻與轉子安全穩定性的平衡難題。尤其是當每極容量達到35MW以上時，現有技術已無法解決采用增加轉子材料或增大風量等常規方法所帶來的轉子機械應力過高、通風損耗和風噪過大、機組效率下降等問題。急需研究新的轉子冷卻技術，從轉子發熱源頭和冷卻機理入手，本質上提升轉子冷卻效果和轉子安全性，為發電機技術發展創造更大的技術空間。東方電機結合未來水電發展趨勢，瞄準高轉速大容量抽蓄和衝擊式機組，在國內外同行業內，開創性地提出了高轉速大容量水電機組轉子分區空內冷關鍵技術，並依托長龍山高轉速大容量抽水蓄能機組、白鶴灘水電機組開展了工程應用和真機驗證(長龍山機組500r/min、350MW，轉子平均溫升僅55K；白鶴灘機組1000MW，轉子溫升35.7K)，突破了轉子磁極線圈冷卻瓶頸，技術水平屬世界領先。

二、主要技術指標

2024年4月29日，院士及專家委員鑒定，一致認為本項目為首創發明，達到國際領先水平。長龍山機組轉子溫升較國內外同等容量、轉速級別采用傳統技術的機組低15-25K，冷卻空氣的利用效率提升接近30%，使其不做設計改變，即可解決同容量、轉速的道孚抽水蓄能機組（海拔3500米）轉子冷卻瓶頸難題。白鶴灘機組則在同台競技中，較同行采用傳統技術的轉子的溫升低12K。

三、社會經濟效益、應用情況及適用範圍

（1）社會經濟效益：白鶴灘機組轉子較同行輕近300噸（約12%），而對於長龍山機組，如果將溫升水平提升至業內同規格機組相當水平，則可減少轉子磁極重量35噸。該技術的應用不但能有效減輕轉子重量提升機組的經濟性，更重要的是為減小轉子直徑、降低磁極離心力、提升轉子穩定性和安全性奠定技術基礎。

（2）應用情況：應用於長龍山、洛寧、平江、魯山、渾源、張掖、木蘭、南山口抽水蓄能電站以及白鶴灘、紮拉水電站等國家重大工程機組。長龍山4×350MW（500r/min）台機組和白鶴灘8台機組分別於2022年3月和9月全部投入商業運行，總合同額約45億元。洛寧4×350MW（500r/min）機組正在現場安裝，平江4×350MW（500r/min）、魯山4×325MW（500r/min）機組、紮拉1×500MW衝擊式機組等機組正在全麵製造。

（3）適用範圍：本研究成果可以應用到更高轉速更大容量的抽水蓄能發電電動機、常規水輪發電機、大容量高轉速衝擊式水輪發電機。由於冷卻風的利用效率提升，實現同等溫升，需要的風量更低，特別適合應用於高海拔地區的高轉速大容量水電機組，如兩河口混合抽蓄、道孚抽水蓄能、金沙江上遊高海拔水電機組以等。除水電機組外，該技術還可應用到凸極調相機等大型凸極式電機。

四、技術圖片

圖1、高轉速大容量水電機組轉子分區空內冷風路示意圖

圖2、轉子分區空內冷技術與傳統冷卻技術磁極散熱方式對比

五、其他

技術持有單位：東方電氣集團東方電機有限公司

技術聯係人：周春蘭，科技管理，15883886605，0838-2411395，332387474@163.com